特許 7524886 エンジン制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-22

(45)【発行日】2024-07-30

(54)【発明の名称】エンジン制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02B 39/16 20060101AFI20240723BHJP

   F02B 37/18 20060101ALI20240723BHJP

   F02D 43/00 20060101ALI20240723BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20240723BHJP

   F01N 3/20 20060101ALI20240723BHJP

   F01N 3/22 20060101ALI20240723BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20240723BHJP

   B60W 10/06 20060101ALI20240723BHJP

   B60W 20/10 20160101ALI20240723BHJP

   B60W 20/16 20160101ALI20240723BHJP

   B60W 20/50 20160101ALI20240723BHJP

【ＦＩ】

F02B39/16 F

F02B37/18 D

F02D43/00 301D

F02D43/00 301R

F02D45/00 366

F02D45/00 368F

F01N3/20 D

F01N3/22 311B

F01N3/24 T

B60W10/06 900

B60W20/10 ZHV

B60W20/16

B60W20/50

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021206379

(22)【出願日】2021-12-20

(65)【公開番号】P2023091574

(43)【公開日】2023-06-30

【審査請求日】2023-11-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】片山 章弘

【審査官】櫻田 正紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－２４７５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１５１０３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０９４３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０５２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１７２４７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１９２８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００４９０９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－１９０７７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２４１５４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｂ ３９／１６

Ｆ０２Ｂ ３７／１８

Ｆ０２Ｄ ４３／００

Ｆ０２Ｄ ４５／００

Ｆ０１Ｎ ３／２０

Ｆ０１Ｎ ３／２２

Ｆ０１Ｎ ３／２４

Ｂ６０Ｗ １０／０６

Ｂ６０Ｗ ２０／１０

Ｂ６０Ｗ ２０／１６

Ｂ６０Ｗ ２０／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

混合気の燃焼が行われる燃焼室と、前記燃焼室から排出された排気が流れる排気通路と、前記排気通路に設けられたタービンを有するターボチャージャと、前記排気通路における前記タービンよりも上流側の部分において同排気通路から分岐するとともに同排気通路における前記タービンよりも下流側の部分において同排気通路に合流するバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブと、前記排気通路における前記タービンよりも下流側の部分に設置された空燃比センサと、前記排気通路における前記空燃比センサよりも下流側、かつ前記排気通路における前記バイパス通路の合流位置よりも下流側の部分に設置された排気浄化用の触媒装置と、を備えるエンジンの制御を行う装置であって、
前記エンジンの冷間始動時に前記ウェイストゲートバルブを開弁して前記触媒装置の活性化を促進する触媒早期活性化制御と、
前記触媒早期活性化制御の実行中の前記空燃比センサの出力変動の振幅に基づき、前記ウェイストゲートバルブの閉弁固着の有無を診断する診断処理と、
前記診断処理の実行中に、前記燃焼室で燃焼させる前記混合気の空燃比を変動させる空燃比変動制御と、
を実行するエンジン制御装置。

【請求項2】

前記診断処理として、前記空燃比変動制御を実行していない状態で前記閉弁固着の有無を診断する第１診断処理と、前記空燃比変動制御を実行した状態で前記閉弁固着の有無を診断する第２診断処理と、を有しており、かつ前記第２診断処理は、前記第１診断処理よりも後に実施される請求項１に記載のエンジン制御装置。

【請求項3】

混合気の燃焼が行われる燃焼室と、前記燃焼室から排出された排気が流れる排気通路と、前記排気通路に設けられたタービンを有するターボチャージャと、前記排気通路における前記タービンよりも上流側の部分において同排気通路から分岐するとともに同排気通路における前記タービンよりも下流側の部分において同排気通路に合流するバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブと、前記排気通路における前記タービンよりも下流側の部分に設置された空燃比センサと、前記排気通路における前記空燃比センサよりも下流側、かつ前記排気通路における前記バイパス通路の合流位置よりも下流側の部分に設置された排気浄化用の触媒装置と、を備えるエンジンの制御を行う装置であって、
前記エンジンの冷間始動時に前記ウェイストゲートバルブを開弁して前記触媒装置の活性化を促進する触媒早期活性化制御と、
前記触媒早期活性化制御の実行中の前記空燃比センサの出力変動の振幅に基づき、前記ウェイストゲートバルブの閉弁固着の有無を診断する診断処理と、
前記診断処理の実行中に、前記エンジンの吸気量を増量する吸気増量制御と、
を実行するエンジン制御装置。

【請求項4】

前記診断処理として、前記吸気増量制御を実行していない状態で前記閉弁固着の有無を診断する第３診断処理と、前記吸気増量制御を実行した状態で前記閉弁固着の有無を診断する第４診断処理と、を有しており、かつ前記第４診断処理は、前記第３診断処理よりも後に実施される請求項３に記載のエンジン制御装置。

【請求項5】

当該エンジン制御装置は、前記エンジンに駆動連結された発電電動機を備えるハイブリッド車両に搭載されて前記エンジン及び前記発電電動機の双方のトルク調整を通じて前記ハイブリッド車両の駆動力を制御するものであり、
かつ前記吸気増量制御の実行中、同吸気増量制御による前記エンジンのトルクの増加分の少なくとも一部を前記発電電動機のトルク調整により吸収するトルク吸収制御を実行する
請求項３又は請求項４に記載のエンジン制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ターボチャージャを備えるエンジンを制御するエンジン制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ターボチャージャにおいて、タービンを迂回して排気を流すバイパス通路と、バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブと、を有するものがある。そして、特許文献１には、バイパス通路及びウェイストゲートバルブを有するターボチャージャを備えるエンジンの制御を行うエンジン制御装置が記載されている。同文献に記載のエンジン制御装置は、エンジンの冷間始動時に、ウェイストゲートバルブを開弁することで、触媒装置が活性化する時期を早める触媒早期活性化制御を行っている。ウェイストゲートバルブを開弁すると、触媒装置の排気当たりが同装置の一部に集中する。そのため、触媒装置全体に均等に排気が吹き付けられる場合よりも、触媒が活性化した部分が形成される時期が早くなる。よって、触媒早期活性化制御を実行することで触媒装置が排気浄化を開始する時期を早められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１４５９１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、エンジンの停止中にウェイストゲートバルブが閉弁固着することがある。こうした閉弁固着が生じると、開弁を指令してもウェイストゲートバルブが開かないため、上記触媒早期活性化制御を適切に実行できなくなる。そのため、触媒早期活性化制御の実行に際しては、ウェイストゲートバルブが閉弁固着していないことを予め確認しておくことが望ましい。そこで、触媒早期活性化制御の開始前に、ウェイストゲートバルブの閉弁固着の有無を診断することが考えられる。しかしながら、そうした場合には、診断に要する時間の分、触媒早期活性化制御の開始が、ひいては触媒装置が排気浄化を開始する時期が遅れてしまう。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するエンジン制御装置は、混合気の燃焼が行われる燃焼室と、燃焼室から排出された排気が流れる排気通路と、排気通路に設けられたタービンを有するターボチャージャと、排気通路におけるタービンよりも上流側の部分において同排気通路から分岐するとともに同排気通路におけるタービンよりも下流側の部分において同排気通路に合流するバイパス通路と、バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブと、排気通路におけるタービンよりも下流側の部分に設置された空燃比センサと、排気通路における空燃比センサよりも下流側、かつ排気通路におけるバイパス通路の合流位置よりも下流側の部分に設置された排気浄化用の触媒装置と、を備えるエンジンの制御を行う。同エンジン制御装置は、エンジンの冷間始動時にウェイストゲートバルブを開弁して前記触媒装置の活性化を促進する触媒早期活性化制御と、触媒早期活性化制御の実行中の空燃比センサの出力変動の振幅に基づき、ウェイストゲートバルブの閉弁固着の有無を診断する診断処理と、を実行する。

【0006】

ウェイストゲートバルブの開弁時と閉弁時とでは、空燃比センサに吹き付ける排気の量が変化する。なお、バイパス通路や空燃比センサ等の配置により、ウェイストゲートバルブの開弁時よりも閉弁時の方が空燃比センサへの排気の吹き付け量が多くなる場合と少なくなる場合とがある。そして、排気の吹き付け量が多いときには、同吹き付け量が少ないときよりも、燃焼室で燃焼された混合気の空燃比の変化が空燃比センサの出力に反映され易くなる。

【0007】

エンジンの冷間始動時には、燃焼が安定し難いことから、空燃比が変動し易い。一方、触媒早期活性化制御の実行中にウェイストゲートバルブが正常に開弁している場合と、閉弁固着のためにウェイストゲートバルブが開弁しなかった場合とでは、空燃比センサの排気の吹き付け量に違いが生じる。そして、吹き付け量の違いにより、空燃比の変動が、空燃比センサの出力に反映され易くなったり、反映され難くなったりする。そのため、触媒早期活性化制御の実行中の空燃比センサの出力変動の振幅の大小により、ウェイストゲートバルブが正常に開弁しているか否かを、すなわち閉弁固着の有無を判定できる。こうした閉弁固着の診断は、触媒早期活性化制御を継続しながら実施できる。したがって、上記エンジン制御装置では、触媒装置の排気浄化の開始時期の遅延を抑えつつ、ウェイストゲートバルブの固着診断を実施できる。

【0008】

上記エンジン制御装置は、診断処理の実行中に、燃焼室で燃焼させる混合気の空燃比を変動させる空燃比変動制御を実行するように構成してもよい。こうした場合には、固着診断中の空燃比の変動が大きくなり、閉弁固着時と正常時との空燃比センサの出力変動の振幅の差が大きくなる。そのため、閉弁固着の診断精度を高められる。

【0009】

さらに、上記空燃比変動制御を実行する場合の上記エンジン制御装置は、診断処理として、空燃比変動制御を実行していない状態で閉弁固着の有無を診断する第１診断処理と、空燃比変動制御を実行した状態で閉弁固着の有無を診断する第２診断処理と、を有し、かつ第２診断処理は、第１診断処理よりも後に実施する構成としてもよい。空燃比変動制御を実行した状態で診断処理を行えば、診断精度は高まるが、エンジンの始動直後の燃焼が不安定となり易い状態では、燃焼の悪化を招く虞がある。一方、空燃比を変動させても、燃焼が悪化しなくなるのを待って診断を行えば、閉弁固着の発見が遅れてしまう。そのため、まずは空燃比変動制御を実行せずに診断を行い、その後に空燃比変動制御を実行して診断を行うようにするとよい。

【0010】

また、上記エンジン制御装置は、診断処理の実行中に、エンジンの吸気量を増量する吸気増量制御を実行するように構成してもよい。吸気量を増量すれば排気の流量が増えるため、ウェイストゲートバルブが正常に開弁している場合と閉弁固着している場合との空燃比センサの排気の吹き付け量の差が大きくなる。そのため、閉弁固着の診断精度を高められる。

【0011】

さらに、吸気増量制御を実行する場合の上記エンジン制御装置は、診断処理として、吸気増量制御を実行していない状態で閉弁固着の有無を診断する第３診断処理と、吸気増量制御を実行した状態で閉弁固着の有無を診断する第４診断処理と、を有し、かつ第４診断処理は、第３診断処理において診断結果を確定できなかった場合に実施する構成としてもよい。吸気増量制御を実行した状態で診断処理を行えば、診断精度は高まるが、エンジンの始動直後の触媒が未活性の状態ではエンジンの排気性能が悪化する虞がある。一方、吸気を増量しても排気性能が悪化しなくなるのを待って診断を行えば、閉弁固着の発見が遅れてしまう。そのため、まずは吸気増量制御を実行せずに診断を行い、その後に吸気増量制御を実行して診断を行うようにするとよい。

【0012】

また、上記エンジン制御装置が、エンジンに駆動連結された発電電動機を備えるハイブリッド車両に搭載されてエンジン及び発電電動機の双方のトルク調整を通じてハイブリッド車両の駆動力を制御する装置である場合には、吸気増量制御の実行中、同吸気増量制御によるエンジンのトルクの増加分の少なくとも一部を発電電動機のトルク調整により吸収するトルク吸収制御を実行するとよい。エンジンの吸気量を増量すると、エンジントルクが増加する。そのため、吸気増量制御と共に上記のようなトルク吸収制御を実行して、吸気の増量によるエンジントルクの増加分がハイブリッド車両の駆動力にそのまま反映されないようにすることが望ましい。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施形態のエンジン制御装置の構成を模式的に示す図である。

【図2】同エンジン制御装置が実行する触媒早期活性化制御の処理手順を示すフローチャートである。

【図3】同エンジン制御装置が適用されるエンジンにおいてウェイストゲートバルブが閉弁しているときのタービン下流側の排気の流れを示す図である。

【図4】同エンジン制御装置が適用されるエンジンにおいてウェイストゲートバルブが開弁しているときのタービン下流側の排気の流れを示す図である。

【図5】第２実施形態のエンジン制御装置が触媒早期活性化制御を実行しているときの、（Ａ）はウェイストゲートバルブの開度の推移を、（Ｂ）は空燃比の推移を、それぞれ示すタイムチャートである。

【図6】第３実施形態のエンジン制御装置が診断処理を実施しているときの、（Ａ）はウェイストゲートバルブの開度の推移を、（Ｂ）は吸気量の推移を、（Ｃ）はＭＧトルクの推移を、それぞれ示すタイムチャートである。

【図7】第４実施形態のエンジン制御装置が実行する触媒早期活性化制御の処理手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（第１実施形態）
以下、エンジン制御装置の第１実施形態を、図１～図４を参照して詳細に説明する。
＜エンジン制御装置の構成＞
まず、図１を参照して、本実施形態のエンジン制御装置の構成を説明する。本実施形態のエンジン制御装置が適用されるエンジン１０は、混合気の燃焼を行う燃焼室１１を備える。また、エンジン１０は、燃焼室１１への吸気の導入路である吸気通路１２と、燃焼室１１からの排気の排出路である排気通路１３と、を備えている。エンジン１０には、燃焼室１１に導入される吸気中に燃焼を噴射するインジェクタ１４と、燃焼室１１内の混合気を火花放電により着火させる点火装置１５と、を備えている。吸気通路１２におけるコンプレッサ２１よりも下流側の部分には、スロットルバルブ１６が設置されている。スロットルバルブ１６は、開度の変更に応じて燃焼室１１に導入される吸気の量を調整する。そして、エンジン１０は、燃焼室１１での混合気の燃焼によりクランク軸１７を回転することで、車両の駆動力を発生する。

【0015】

エンジン１０は、ターボチャージャ２０を備えている。ターボチャージャ２０は、吸気通路１２に設置されたコンプレッサ２１と、排気通路１３に設置されたタービン２２と、を有している。コンプレッサ２１は、回転に応じて吸気を圧縮する羽根車である。タービン２２は、排気の流れを受けて回転する羽根車である。コンプレッサ２１とタービン２２とは、タービン軸２３を介して連結されている。これにより、コンプレッサ２１は、タービン２２の回転に連動して回転する。また、排気通路１３には、タービン２２を迂回して排気を流すための通路であるバイパス通路２４が設けられている。バイパス通路２４は、排気通路１３におけるタービン２２よりも上流側の部分において同排気通路１３から分岐している。そして、バイパス通路２４は、排気通路１３におけるタービン２２よりも下流側の部分において同排気通路１３に合流している。排気通路１３へのバイパス通路２４の合流位置には、バイパス通路２４を開閉するＷＧＶ（WasteGate Valve：ウェイストゲートバルブ）２５が設置されている。

【0016】

排気通路１３には、燃焼室１１で燃焼した混合気の空燃比を検出するためのセンサである空燃比センサ１８が設けられている。空燃比センサ１８は、排気通路１３におけるタービン２２よりも下流側、かつバイパス通路２４の合流位置よりも下流側の部分に設置されている。さらに、排気通路１３には、三元触媒などの排気浄化用の触媒が担持された触媒装置１９が設置されている。触媒装置１９は、排気通路１３における空燃比センサ１８よりも下流側の部分に設置されている。

【0017】

エンジン１０は、エンジン制御装置としてのＥＣＭ（エンジン制御モジュール）３０により制御されている。ＥＣＭ３０は、処理装置３１と記憶装置３２とを備えている。記憶装置３２には、エンジン制御用のプログラムやデータが記憶されている。処理装置３１は、記憶装置３２からプログラムを読み込んで実行することで、エンジン１０を制御する。ＥＣＭ３０には、エンジン１０の運転状況を検出するための各種センサの検出結果が入力されている。ＥＣＭ３０に検出結果が入力されるセンサには、上述の空燃比センサ１８の他、エアフローメータ３３、吸気温センサ３４、水温センサ３５、及びクランク角センサ３６が含まれる。エアフローメータ３３は、吸気通路１２を流れる吸気の流量である吸気流量ＧＡを検出するセンサである。吸気温センサ３４は、吸気通路１２に取り込まれた吸気の温度である吸気温ＴＨＡを検出するセンサである。水温センサ３５は、エンジン１０の冷却水の温度であるエンジン水温ＴＨＷを検出するセンサである。クランク角センサ３６は、クランク軸１７の回転角であるクランク角ＣＲＮＫを検出するセンサである。ＥＣＭ３０は、これらセンサの検出結果に基づき、インジェクタ１４の燃料の噴射量及び噴射時期、点火装置１５の点火時期、スロットルバルブ１６及びＷＧＶ２５の開度等を制御している。なお、ＥＣＭ３０は、エンジン１０の運転中の燃料噴射量を、基本的には、燃焼室１１内で燃焼する混合気の空燃比が理論空燃比となるように制御している。

【0018】

＜触媒早期活性化制御＞
ＥＣＭ３０は、エンジン１０の冷間始動時に、ＷＧＶ２５を開弁して触媒装置１９の活性化を促進する触媒早期活性化制御を実行する。また、ＥＣＭ３０は、触媒早期活性化制御の実行中に、ＷＧＶ２５の閉弁固着の有無を診断する診断処理を実施している。なお、以下の説明では、バイパス通路２４を通じた排気の流通を遮断した状態となるときのＷＧＶ２５の開度を全閉開度と記載する。また、ＷＧＶ２５の開度の制御範囲の最大値となる開度を全開開度と記載する。そして、全閉開度よりも大きく、かつ全開開度よりも小さいＷＧＶ２５の開度を中間開度と記載する。

【0019】

図２に、エンジン１０の始動完了後にＥＣＭ３０が実行する触媒早期活性化制御ルーチンの処理手順を示す。本ルーチンを開始するとＥＣＭ３０はまずステップＳ１００において、触媒装置１９が未活性の状態にあるか否かを判定する。本実施形態では、この判定をエンジン始動時の吸気温ＴＨＡ及びエンジン水温ＴＨＷに基づき行っている。そして、ＥＣＭ３０は、触媒装置１９が未活性の状態にあると判定した場合（ＹＥＳ）にはステップＳ１１０に処理を進める。一方、エンジン１０の温間始動時のように、この時点で触媒装置１９が既に活性化している場合には（ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理を終了する。

【0020】

ステップＳ１１０に処理を進めると、ＥＣＭ３０はそのステップＳ１１０において、ＷＧＶ２５の開弁を指令する。この開弁の指令は、既定開度、例えば全開開度の保持をＷＧＶ２５に指令するものである。その後、ＥＣＭ３０は、診断実行条件の成立を待って（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、ステップＳ１３０に処理を進める。診断実行条件は、例えばエンジン回転数やエンジン負荷率が安定していること、となっている。

【0021】

診断実行条件が成立してステップＳ１３０に処理を進めると、ＥＣＭ３０はそのステップＳ１３０において、空燃比センサ１８の出力変動の振幅Ｓを測定する。そして、ＥＣＭ３０は、ステップＳ１４０において、振幅Ｓが既定の固着判定値Ｘ以上であるか否かを判定する。振幅Ｓが固着判定値Ｘ以上の場合（Ｓ１４０：ＹＥＳ）には、ＥＣＭ３０は、ステップＳ１５０においてＷＧＶ２５が閉弁固着していると診断する。一方、振幅Ｓが固着判定値Ｘ未満の場合（Ｓ１４０：ＮＯ）には、ＥＣＭ３０は、ステップＳ１６０においてＷＧＶ２５が閉弁固着していないと診断する。なお、ＥＣＭ３０は、ＷＧＶ２５が閉弁固着していると診断する（Ｓ１４０）と、同閉弁固着に対応した異常時処理を実行する。この異常時処理の例としては、インジケータの点灯等により異常の発生をユーザに通知する処理や、エンジン１０の出力を制限する処理がある。なお、本実施形態では、図２のステップＳ１３０～Ｓ１６０の処理が診断処理に対応している。

【0022】

その後、ＥＣＭ３０は、触媒装置１９の活性化の完了（Ｓ１７０：ＹＥＳ）を待って、今回の冷間始動時における触媒早期活性化制御の処理を終了する。その後、ＥＣＭ３０は、エンジン１０の運転状況に応じたＷＧＶ２５の開度制御を実施する。

【0023】

本実施形態では、触媒装置１９の活性化が完了しているか否かの判定を、始動時水温、吸気温ＴＨＡ、及び積算吸気量に基づき行っている。始動時水温は、エンジン１０始動時におけるエンジン水温ＴＨＷの値である。積算吸気量は、エンジン１０の始動後の吸気流量ＧＡの積算値である。上記のように、ＥＣＭ３０は、燃焼室１１内で燃焼する混合気の空燃比を理論空燃比とするように燃料噴射量を制御している。よって、燃焼室１１から排出される排気の熱量は、吸気流量ＧＡが多いほど多くなる。そのため、エンジン１０の始動後に触媒装置１９が排気から受け取った熱量は、積算吸気量から求められる。一方、エンジン１０の始動時の触媒装置１９の触媒温度は、始動時水温から求められる。さらに、触媒装置１９から外気への放熱量は、触媒装置１９と外気との温度差が大きいほど多くなる。そして、外気の温度は吸気温ＴＨＡから求められる。したがって、触媒が活性化に必要な温度に達したかどうかは、始動時水温、吸気温ＴＨＡ、及び積算吸気量から判定できる。

【0024】

＜実施形態の作用、及び効果＞
本実施形態の作用及び効果について説明する。なお、以下の説明では、触媒装置１９における排気の流れ方向上流側の端面を同触媒装置１９の前端と記載する。

【0025】

図３に、ＷＧＶ２５の閉弁時におけるタービン２２の下流側の排気の流れを示す。ＷＧＶ２５の閉弁時には、タービン２２を通って排気が流れる。タービン２２を通過した排気の流れは旋回流となって、広い範囲に拡散される。そのため、このときには、触媒装置１９の前端の広い範囲に排気が吹き付ける。

【0026】

図４に、ＷＧＶ２５の開弁時におけるタービン２２の下流側の排気の流れを示す。このときには、排気の多くがバイパス通路２４を通って流れる。バイパス通路２４を通った排気の流れは噴流となる。そのため、このときには、触媒装置１９の前端の一部に集中的に排気が吹き付ける。よって、ＷＧＶ２５を開弁した場合には、閉弁している場合よりも早期に、触媒が活性化した部分Ｒが触媒装置１９に形成される。これにより、触媒早期活性化制御では、エンジン１０の冷間始動後の触媒装置１９が排気浄化を行えない期間を短縮している。

【0027】

ところで、エンジン１０の冷間始動時には、燃焼が安定し難いことから、空燃比が変動し易い状態にある。一方、図３及び図４に示すように、図１のエンジン１０における空燃比センサ１８は、バイパス通路２４を通過した排気は当たり難いが、タービン２２を通過した排気は当たり易い部位に設置されている。よって、触媒早期活性化制御中の空燃比センサ１８への排気の吹き付け量は、ＷＧＶ２５が正常に開弁している場合には少なくなり、閉弁固着している場合には多くなる。そして、排気の吹き付け量が少ない場合には、実際の空燃比の変動が空燃比センサ１８の出力に反映され難くなる。そのため、ＷＧＶ２５が閉弁固着している場合には、閉弁固着が生じていない場合に比べて、触媒早期活性化制御中の空燃比センサ１８の出力変動の振幅Ｓが大きくなる。そこで、本実施形態では、触媒早期活性化制御中の空燃比センサ１８の出力変動の振幅Ｓの大小により、ＷＧＶ２５の閉弁固着の有無を診断している。

【0028】

以上の本実施形態のエンジン制御装置によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）触媒早期活性化制御中の空燃比センサ１８の出力変動の振幅Ｓに基づくことで、ＷＧＶ２５の閉弁固着の有無を的確に診断できる。

【0029】

（２）ＷＧＶ２５の開弁を維持したまま診断を行える。そのため、触媒早期活性化制御による触媒装置１９の活性化が診断により遅延しない。
（３）エンジン１０の始動直後に実行する触媒早期活性化制御中に診断を行っている。そのため、エンジン１０の始動から短時間で、ＷＧＶ２５の閉弁固着の発生を確認できる。

【0030】

（第２実施形態）
次に、エンジン制御装置の第２実施形態を、図５を併せ参照して詳細に説明する。なお本実施形態にあって、上記実施形態と共通する構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

【0031】

本実施形態のエンジン制御装置においても、第１実施形態と同様に触媒早期活性化制御を実行する。そして、本実施形態の場合にも、触媒早期活性化制御の実行中の空燃比センサ１８の出力変動の振幅Ｓに基づき、ＷＧＶ２５の閉弁固着の有無を診断している。ただし、本実施形態のエンジン制御装置は、診断処理の実行中に、燃焼室１１で燃焼させる混合気の空燃比を変動させる空燃比変動制御を実行するように構成されている。

【0032】

図５（Ａ）は、本実施形態のエンジン制御装置による触媒早期活性制御の実行中のＷＧＶ２５の開度の推移を示している。また、図５（Ｂ）は、同じく触媒早期活性制御の実行中の空燃比の推移を示している。

【0033】

図５の場合、ＥＣＭ３０は、時刻ｔ０に、ＷＧＶ２５の開弁を指令して触媒早期活性化制御を開始している。そして、ＥＣＭ３０は、その後の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間の空燃比センサ１８の出力に基づき、ＷＧＶ２５の閉弁固着の診断処理を行っている。さらに、図５の場合、ＥＣＭ３０は、その後の時刻ｔ３に、触媒早期活性化制御を終了している。そして、図５（Ｂ）に示すように、ＥＣＭ３０は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの診断処理を行っている期間に、燃焼室１１で燃焼する混合気の空燃比を強制的に変動させる空燃比変動制御を実行している。具体的には、ＥＣＭ３０は、リッチ燃焼とリーン燃焼とを交互に行うようにインジェクタ１４の燃料噴射量を制御することで、空燃比変動制御を行っている。ここでのリッチ燃焼は、インジェクタ１４の燃料噴射量を理論空燃比の形成に必要な量よりも増量した状態で行われる燃焼を表している。また、リーン燃焼は、理論空燃比の形成に必要な量よりも減量した状態で行われる燃焼を表している。

【0034】

診断処理中に空燃比変動制御を実行すると、燃焼室１１で燃焼する混合気の空燃比の変動が大きくなる。そしてその結果、ＷＧＶ２５の閉弁固着が発生している場合と発生していない場合との上記振幅Ｓの差が大きくなる。したがって、診断処理中に空燃比変動制御を実行することで、ＷＧＶ２５の閉弁固着の有無の診断精度が向上するという効果が得られる。

【0035】

（第３実施形態）
次に、エンジン制御装置の第３実施形態を、図６を併せ参照して詳細に説明する。診断処理の実行中に空燃比変動制御の代わりに吸気増量制御を実行する点が、第２実施形態のエンジン制御装置に対する本実施形態のエンジン制御装置の構成の相違点となっている。

【0036】

なお、本実施形態のエンジン制御装置は、図１に破線で示すように、エンジン１０に駆動連結された発電電動機４０を備えるハイブリッド車両に搭載されている。そして、本実施形態におけるＥＣＭ３０は、エンジン１０及び発電電動機４０の双方のトルク調整を通じてハイブリッド車両の駆動力を制御するように構成されている。

【0037】

図６（Ａ）は、本実施形態のエンジン制御装置による触媒早期活性制御の実行中のＷＧＶ２５の開度の推移を示している。また、図６（Ｂ）は、同じく触媒早期活性制御の実行中の吸気流量ＧＡの推移を示している。さらに、図６（Ｃ）は、同じく触媒早期活性制御の実行中のＭＧトルクの推移を示している。なお、ＭＧトルクは、発電電動機４０のトルクを表している。

【0038】

図６の場合、ＥＣＭ３０は、時刻ｔ１０に、ＷＧＶ２５の開弁を指令して触媒早期活性化制御を開始している。そして、ＥＣＭ３０は、その後の時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間の空燃比センサ１８の出力に基づき、ＷＧＶ２５の閉弁固着の診断処理を行っている。さらに、図６の場合、ＥＣＭ３０は、その後の時刻ｔ１３に、ＷＧＶ２５の閉弁を指令して触媒早期活性化制御を終了している。そして、図５（Ｂ）に示すように、ＥＣＭ３０は、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの診断処理を行っている期間に、エンジン１０の吸気量を増量させる吸気増量制御を実行している。

【0039】

吸気増量制御を実行すると、燃焼室１１から排出される排気の流量も多くなる。そのため、ＷＧＶ２５の開弁時と閉弁時との、空燃比センサ１８への排気の吹き付け量の差が大きくなる。その結果、ＷＧＶ２５の閉弁固着が発生している場合と発生していない場合との上記振幅Ｓの差が大きくなる。したがって、診断処理中に吸気増量制御を実行することでも、ＷＧＶ２５の閉弁固着の有無の診断精度が向上するという効果が得られる。

【0040】

なお、吸気流量ＧＡを増量すると、エンジン１０の軸トルクが増加する。そこで、ＥＣＭ３０は、吸気増量制御の実行中、図６（Ｃ）に示すように、ＭＧトルクを減量することで、エンジン１０の軸トルクの増加分を吸収するトルク吸収制御を実行している。これにより、ＥＣＭ３０は、吸気増量制御の実行に伴って、駆動力の増加やエンジン回転数の吹き上りが発生しないようにしている。

【0041】

（第４実施形態）
次に、エンジン制御装置の第４実施形態を、図７を併せ参照して詳細に説明する。
図７には、本実施形態のエンジン制御装置での診断処理の処理手順を示す。図７に示す一連の処理は、図２のステップＳ１３０～Ｓ１６０の処理の代わりに実行される処理となっている。よって、ＥＣＭ３０は、触媒早期活性化制御の開始後、診断実行条件の成立に応じて、図７の診断処理を開始する。そして、ＥＣＭ３０は、図７の処理を終了すると、図２のステップＳ１７０に処理を進める。

【0042】

診断処理を開始すると、ＥＣＭ３０はまずステップＳ２００において、空燃比センサ１８の出力変動の振幅Ｓを測定する。そして、ＥＣＭ３０は、ステップＳ２１０において、測定した振幅Ｓが既定の第１固着判定値Ｘ１以上であるか否かを判定する。振幅Ｓが第１固着判定値Ｘ１以上の場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、ＥＣＭ３０はステップＳ２２０において、ＷＧＶ２５が閉弁固着していると診断して図７の処理を終了する。

【0043】

また、ステップＳ２００で測定した振幅Ｓが第１固着判定値Ｘ１未満の場合（Ｓ２１０：ＮＯ）には、ＥＣＭ３０は、ステップＳ２３０において、空燃比変動制御、吸気増量制御の少なくとも一方を開始する。その後、ＥＣＭ３０は、ステップＳ２４０において、空燃比センサ１８の出力変動の振幅Ｓを再び測定する。そして、ＥＣＭ３０は、振幅Ｓの再測定を完了するとステップＳ２５０において、ステップＳ２３０で開始した制御を終了する。次いでＥＣＭ３０は、ステップＳ２６０において、再測定した振幅Ｓが既定の第２固着判定値Ｘ２以上であるか否かを判定する。第２固着判定値Ｘ２は、第１固着判定値Ｘ１と同じ値を設定しても、異なる値を設定してもよい。

【0044】

再測定した振幅Ｓが第２固着判定値Ｘ２以上の場合（Ｓ２６０：ＹＥＳ）、ＥＣＭ３０は、上述のステップＳ２２０において、ＷＧＶ２５が閉弁固着していると診断して図７の処理を終了する。一方、再測定した振幅Ｓが第２固着判定値Ｘ２未満の場合（Ｓ２４０：ＮＯ）、ＥＣＭ３０は、ステップＳ２７０において、ＷＧＶ２５は閉弁固着していないと診断して図７の処理を終了する。

【0045】

なお、図７のステップＳ２２０において空燃比変動制御を開始する場合には、ステップＳ２００及びステップＳ２１０の処理が第１診断処理に、ステップＳ２４０及びステップＳ２５０の処理が第２診断処理に、それぞれ対応する処理となる。また、図７のステップＳ２２０において吸気増量制御を開始する場合には、ステップＳ２００及びステップＳ２１０の処理が第３診断処理に、ステップＳ２４０及びステップＳ２５０の処理が第４診断処理に、それぞれ対応する処理となる。

【0046】

＜実施形態の作用効果＞
上記のように、空燃比変動制御や吸気増量制御を診断処理中に実行することで、ＷＧＶ２５の閉弁固着の診断精度を向上できる。しかしながら、エンジン１０の始動直後に空燃比を強制変動させると、燃焼が悪化する虞がある。また、エンジン１０の始動直後の触媒が未活性の状態で吸気を増量すると、エンジン１０の排気性能が悪化する虞がある。

【0047】

これに対して本実施形態では、診断処理に際してＥＣＭ３０はまず、空燃比変動制御や吸気増量制御を行っていない状態での空燃比センサ１８の出力変動の振幅Ｓに基づき、ＷＧＶ２５の閉弁固着の有無を診断する。そして、その後に、ＥＣＭ３０は、空燃比変動制御や吸気増量制御を実行して再診断を行っている。最初の診断では、閉弁固着を検出できなかった場合にも、再診断で検出できる場合がある。また、再診断時には、エンジン１０の始動からある程度時間が経過しているため、空燃比の強制変動による燃焼の悪化や、吸気の増量による排気性能の悪化が生じ難くなっている。そのため、燃焼や排気性能を悪化させずに診断精度を高められる。

【0048】

（その他の実施例）
図１のエンジン１０の場合、図２及び図３に示すように、バイパス通路２４を通過した排気は当たり易いが、タービン２２を通過した排気は当たり難い部位に空燃比センサ１８が設置されていた。これとは反対に、タービン２２を通過した排気は当たり難いが、バイパス通路２４を通過した排気は当たり易い部位に空燃比センサ１８が設置されている場合もある。こうした場合の触媒早期活性化制御の実行中の空燃比センサ１８の出力変動の振幅Ｓは、ＷＧＶ２５が閉弁固着している場合には、閉弁固着していない場合よりも小さくなる。よって、そうした場合にも、触媒早期活性化制御の実行中の空燃比センサ１８の出力変動の振幅Ｓに基づき、ＷＧＶ２５の閉弁固着の有無を診断できる。なお、この場合には、図２のステップＳ１４０では振幅Ｓが固着判定値Ｘ以下であるか否かを判定する。そして、振幅Ｓが固着判定値Ｘ以下の場合にはＷＧＶ２５が閉弁固着していると、振幅Ｓが固着判定値Ｘを超える場合にはＷＧＶ２５が閉弁固着していないと、診断することになる。さらに、この場合には、図５のステップＳ２１０の判定は、振幅Ｓが第１固着判定値Ｘ１以下であるか否かの判定となる。また、図５のステップＳ２６０の判定は、振幅Ｓが第２固着判定値Ｘ２以下であるか否かの判定となる。

【0049】

さらに上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・エンジン１０が高出力運転されて、排気流量が多い状態では、冷間始動後、触媒活性化制御を実行しなくても、許容可能な時間内に触媒装置１９を活性化できる場合がある。そこで、診断処理の完了後に、排気流量が一定の量を超える状態となっている場合には、その時点で触媒早期活性化制御を中断、又は中止するようにしてもよい。さらに、中断後に排気流量が低下した場合には、触媒早期活性化制御を再開するようにしてもよい。

【0050】

・上記実施形態では、触媒早期活性化制御においてＷＧＶ２５の開度を全開開度としていた。活性化した部位の早期形成に適した開度が全開開度以外に存在する場合等には、触媒早期活性化制御中のＷＧＶ２５の開度を中間開度としてもよい。

【0051】

・第３実施形態では、吸気増量制御によるエンジン１０の軸トルクの増加分をＭＧトルクの調整により吸収していたが、エンジン１０の点火時期の遅角等の他の方法で吸収してもよい。また、吸気増量制御によるエンジン１０の軸トルクの増加分の一部のみを吸収するようにトルク吸収制御を実行してもよい。そうした場合にも、吸気増量制御の実行に伴う駆動力の増加やエンジン回転数の吹き上りを抑えられる。さらに、吸気増量制御によるエンジン１０の軸トルクの増加分がそのまま車両の駆動力に反映されても問題なければ、軸トルクの増加に対応する制御を行わずに吸気増量制御を実行してもよい。

【0052】

・第２実施形態に記載の空燃比変動制御、及び第３実施形態に記載の吸気増量制御の双方を、診断処理中に実行するようにしてもよい。
・触媒装置１９の未活性の判定条件、活性化完了の判定条件、診断実行条件の内容は適宜変更してもよい。

【符号の説明】

【0053】

１０…エンジン
１１…燃焼室
１２…吸気通路
１３…排気通路
１４…インジェクタ
１５…点火装置
１６…スロットルバルブ
１７…クランク軸
１８…空燃比センサ
１９…触媒装置
２０…ターボチャージャ
２１…コンプレッサ
２２…タービン
２３…タービン軸
２４…バイパス通路
２５…ウェイストゲートバルブ
３０…ＥＣＭ（エンジン制御モジュール）
３１…処理装置
３２…記憶装置
３３…エアフローメータ
３４…吸気温センサ
３５…水温センサ
３６…クランク角センサ
４０…発電電動機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】